Nový typ akumulátoru s roztaveným sodíkem vznikl v Sandia National Laboratories v Novém Mexiku. Oproti dosavadním na sodíku založeným typům dosahuje výrazně vyšší napětí, a to 3,65 V. To je na elektrochemický článek hodně. Připomeňme, že klasický olověný akumulátor, který máme v automobilu, dosahuje na jednom článku nanejvýš 2,1 V. Obdobného napětí nebo o málo většího dosahují na trhu dostupné sodíkové články. Jde o sodíko-sírový článek a elektrochemický článek sodík – chlorid nikelnatý. V běžném životě na ně sotva narazíme. Nezastupitelnou roli hrají při skladování přebytků elektřiny ze slunečních a větrných elektráren. V akumulátoru šplouchají obě elektrody. Obě jsou kapalné, jedna z roztaveného sodíku, druhá ze směsné taveniny jodid sodný NaI, chlorid galitý GaCl₃. Přídavek drahého chloridu galitého je nezbytný, protože samotný jodid sodný taje při 661 °C, vysoko nad provozní teplotou nového akumulátoru. Vědci intenzivně hledají jeho náhradu.

NaSICON

Obě elektrody odděluje separační vrstva z NaSICONu pokrytá 170 nm silnou vrstvou cínu na obou stranách. NaSICON je velmi dobrý tuhý vodič sodných kationtů i při pracovní teplotě článku. Jde o směsný fosforečnan-křemičitan zirkoničito-sodný. Sodné kationty přeskakují z jedné volné pozice v krystalové struktuře do druhé. Nahoře na obrázku vidíme schéma reakcí nového článku při vybíjení. Při nabíjení se všechny toky obrátí.

Nízká teplota

Výhodou nového článku je, že pracuje při výrazně nižší teplotě než články dosavadní. Funguje při pouhých 110 °C, lehce nad teplotou tání sodíku. Význam s nížení provozní teploty shrnuje Leo Small, vedoucí výzkumný pracovník projektu: „Pracovali jsme na tom, abychom provozní teplotu baterií s roztaveným sodíkem snížili na co nejnižší fyzickou úroveň. Existuje celá kaskádová úspora nákladů, která přichází spolu se snížením teploty baterie. Můžete použít levnější konstrukční materiály. Baterie vystačí s tenčí izolací a kabeláž, která baterie propojuje, může být mnohem slabší.“ Bez újmy akumulátor přežil osm měsíců opakovaného nabíjení a vybíjení. Stabilitu zvyšuje, že v akumulátoru šplouchají obě elektrody. Protože jsou obě kapalné, nemůže dojít ke vzniku prasklin v krystalové struktuře, které zhoršují fungování.

Martha M. Gross et al., A high-voltage, low-temperature molten sodium battery enabled by metal halide catholyte chemistry, Cell Reports Physical Science, Vol 2, Iss 7, 100489, 2021, DOI: https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2021.100489